Un metodo per studiare l'impatto delle chimicamente indotta da insufficienza ovarica sulla capacità di esercizio e adattamento cardiaca nei topi
Summary
Due paradigmi di esercizio sono stati testati su un indotto chimicamente modello murino della menopausa di recente sviluppato per esaminare l'impatto della menopausa sulla capacità di esercizio e l'adattamento cardiaco per esercitare.
Abstract
Il rischio di malattia cardiovascolare (CVD) aumenta nelle donne in post-menopausa, tuttavia, il ruolo dell'esercizio fisico, come misura preventiva per il rischio di malattie cardiovascolari nelle donne in post-menopausa non è stato adeguatamente studiato. Di conseguenza, abbiamo studiato l'impatto di esercizio gabbia ruota volontario ed esercizio treadmill costretto sull'adattamento cardiaca nei topi menopausa. Il modello inducibile più comunemente usato per mimare la menopausa nelle donne è la ovariectomizzate (OVX) roditore. Tuttavia, il modello OVX ha alcune differenze da menopausa negli esseri umani. In questo studio, abbiamo somministrato 4 vinylcyclohexene diepoxide (VCD) per femmine di topo, che accelera insufficienza ovarica come modello menopausa alternativo per studiare l'impatto di esercizio fisico nei topi menopausa. VCD accelera selettivamente la perdita di follicoli primari e primordiali con un conseguente stato endocrino che imita molto attentamente la progressione naturale dal pre-peri-post-menopausa negli esseri umani. Per determinare l'impatto di esercizio su eserciziocapacità e adattamento cardiaca nei topi femmina VCD-trattati, sono stati utilizzati due metodi. In primo luogo, abbiamo esposto un gruppo di topi VCD-trattati e non trattati per una ruota gabbia volontaria. In secondo luogo, abbiamo utilizzato esercizio treadmill costretti a determinare la capacità di esercizio in un topo VCD-trattati e non trattati gruppi separati misurata come una tolleranza di esercitare l'intensità e la resistenza.
Introduction
L'insorgenza della menopausa naturale è caratterizzato dalla deplezione dei follicoli ovarici primordiali attraverso atresia, infine, con conseguente senescenza ovarica. Negli Stati Uniti, oltre il 30% della vita delle donne sarà speso in post-menopausa. In risposta a una diminuzione della funzione ovarica, possono verificarsi diverse conseguenze fisiologiche e psicologiche, tra cui una maggiore adiposità, instabilità vascolare, e l'umore o disturbi del sonno. A causa di un aumento dell'obesità / adiposità rispetto alle controparti in premenopausa 1,2, le donne in post-menopausa sono particolarmente più sensibili alla sindrome metabolica e comorbidità associate, comprese le malattie cardiovascolari (CVD) 3. Inoltre, è sempre più evidente che la riabilitazione cardiaca successo per i pazienti con CVD include regolare esercizio aerobico, e che l'esercizio fisico riduce morbilità e mortalità cardiovascolare in questi soggetti 4,5. Eppure, come la capacità di esercizio chaNGES durante la transizione pre al post-menopausa non è stato ben studiato. Ancora più importante, il ruolo dell'esercizio fisico come misura preventiva per il rischio di malattie cardiovascolari nelle donne in post-menopausa rimane notevolmente understudied.
Il modello inducibile più comunemente usato per mimare la menopausa nelle donne è la ovariectomizzate (OVX) roditore. Recentemente, la chimica 4 vinylcyclohexene diepoxide lavoro (VCD) ha mostrato di indirizzare specificamente piccoli follicoli ovarici primari e primordiali accelerando il naturale processo di atresia, infine con conseguente insufficienza ovarica con tossicità evidente trovato in altri tessuti 6. Il ciclo estrale dei topi VCD-trattati, che è analogo a un ciclo mestruale umano, cessa entro 2-3 mesi dopo il completamento delle iniezioni VCD, che a sua volta si traduce in un graduale ritiro di estrogeni, imitando il peri-post-menopausa transizione. Così, un follicolo-impoveriscono, animali ovaio intatta avvicina molto umano naturaleprogressione attraverso la pre-peri-transizione post-menopausa 7-9. Inoltre, fornisce un chirurgico alternativa al modello OVX ridurre complicanze da intervento chirurgico, come infezioni. In questo studio, abbiamo impiegato topi menopausa VCD-indotto a studiare l'impatto dell'esercizio sulla adattamento cardiaca nei topi menopausa.
Ci sono diversi casi che suggeriscono l'associazione tra estrogeni e l'esercizio ruota gabbia roditori di entrambi i sessi 10-13. Deplezione degli estrogeni da OVX chirurgico riduce l'attività esercizio volontario in topi e ratti 14,15. Due metodi di esercizio sono stati usati in questo studio per testare la capacità di esercizio di topi menopausa VCD-indotti. Ruota Cage funzionamento è generalmente considerato come un tipo di esercizio volontario in modelli animali ed eseguito, presumibilmente, in condizioni meno stressanti. Tuttavia, ruota gabbia esecuzione non è indicativa della capacità di esercizio relativa di animali, che richiede animali Supresé molto più alti livelli. Esercizio al treadmill Costretto stata utilizzata per determinare la capacità di esercizio, misurata come una tolleranza di esercitare l'intensità e la resistenza. Inoltre, abbiamo precedentemente dimostrato che l'esercizio ruota gabbia fornisce uno stimolo per l'ipertrofia cardiaca e questa crescita ipertrofica è sesso-dipendente 16. Pertanto, abbiamo anche misurato adattamento cardiaco per l'esercizio ruota gabbia in topi menopausa VCD-indotte.
Protocol
Representative Results
Discussion
Entrambi esercizio ruota gabbia e tapis roulant in esecuzione regimi di esercizio sono stati utilizzati in nostri studi precedenti 16,21,22. Tutti gli animali sono tenuti in palestre dedicate per minimizzare disturbi ambientali o umani. Qualsiasi disturbo degli animali ritmo biologico può influenzare significativamente animali prestazione fisica. Pertanto, l'intera cura degli animali, il monitoraggio e la registrazione delle prestazioni, e regimi di esercizio dovrebbe essere fatto entro lo stesso lasso di tempo ogni giorno. Gli investigatori dovrebbero sforzarsi di evitare ulteriore stress agli animali esibendo precauzioni come limitare la durata dell'esposizione stress e coprono le gabbie al momento opportuno.
Esercizio ruota Cage
Nel preparare l'apparato ruota gabbia, la ruota deve essere facilmente accessibile per il mouse di montare e uscire. Ci dovrebbero biancheria minima nella parte inferiore della gabbia per evitare che i topi di nidificazione intorno alla ruota e ostacolando fremovimento e ruota. Il sensore magnetico è posizionato sulla parte fissa della ruota e il magnete fissato alla ruota libera, in modo da contare ogni rotazione della ruota come il mouse esercitato. Il dispositivo di registrazione collegato al sensore magnetico deve essere posizionato sopra il coperchio filo della gabbia, e tutti i cavi esposti devono essere sia registrato o tenuti lontani dai topi, in modo da fornire una barriera contro masticare danni. I sensori magnetici e magnetici sono stati nastrate per le strutture adeguate per evitare danni e movimenti indesiderati. Durante la raccolta dati giornalieri, tutti i fili nastrate devono essere strettamente controllati per assicurare i fili rimangono intatti e dovrebbero essere retaped come necessario. Dal momento che può richiedere diversi giorni per topi per acclimatarsi al nuovo ambiente e cominciano a esercitare regolarmente, la registrazione dei dati deve essere su misura per ogni singolo animale. Sebbene animali tendono a spendere molti hr sulla ruota, la maggior parte della corsa si verifica durante la notte. Pertanto, alcuni animali possono rivelare high attività di prestazioni anche se appaiono in sospeso durante il giorno. Inoltre, non è raro che alcuni animali esibiranno limitata corsa ruota gabbia. In genere, l'attività ruota gabbia che equivale a una media 1 km / giorno o meno è il risultato di un'attività gabbia casuale e non associato ad alcuna significativa stimolo in esecuzione. Pertanto, gli animali i cui parametri di funzionamento sono a 1 km / giorno o 1 ora / giorno o meno dovrebbero essere escluse nei nonrunners analisi dei dati finali.
A seconda delle specifiche finalità di uno studio individuale e ceppi di topi coinvolti, la durata di esercizio può essere modificato. Il nostro studio precedente ha mostrato che per entrambi i ceppi di topi coinvolti, le velocità medie ruote esecuzione e la durata dell'esercizio fisico sulla ruota gabbia progressivamente aumentato nel tempo e un plateau di 4 settimane.
Ruota Cage corsa è un tipo di esercizio volontario in modelli animali, che viene generalmente considerato come svolto in condizioni meno stressanti. Unlike esercizio al treadmill in cui alcuni parametri possono essere preimpostati, il tutto in esecuzione nella gabbia test è volontaria e facilmente influenzato da stimoli ambientali o comportamentali. Pertanto, i confronti tra diverse impostazioni sperimentali sono generalmente evitati a meno di utilizzare un gran numero gruppi sperimentali. Altri potenziali aree di ricerca che possono beneficiare di questo tipo di esercizio paradigma sono studi che incorporano le risposte comportamentali con conseguenze fisiologiche come le neuroscienze cognitive. Per gli studi che utilizzano il paradigma ruota gabbia volontaria, i passaggi più critici sono impostare la gabbia e il monitoraggio delle attività di esercizio.
Esercizio al treadmill
Passaggi acclimatazione sono necessari per preparare gli animali per il protocollo di esercizio al treadmill. A seconda dello scopo specifico dello studio individuale, la durata del periodo di acclimatazione può variare. In questo studio, un periodo di una settimana è stato scelto per consentire agli animali di acclimmangiato all'apparato tapis roulant e il rumore del motore nella gabbia, riscaldare i periodi sono un passo importante del regime di allenamento. Simile a controparti umane, i topi deve essere riscaldato prima di entrare in qualsiasi regimi di esercizio ad alta intensità per evitare lesioni e possibili artefatti dati. In questo studio, abbiamo iniziato il nastro alla velocità più bassa (4 m / min) con le griglie urto spente per 15 min. Tutti i topi in questione ha iniziato a correre e fuori la cintura. Le griglie urto stati poi accesa e la velocità del nastro mantenuti a 4 m / min. Per evitare l'eccessiva sottolineando i topi, abbiamo impostato la scossa elettrica ad un livello lieve (1 Hz). Nel giro di pochi giorni, tutti i topi adattati alla cintura tapis roulant.
La durata di funzionamento nonché l'accelerazione possono inoltre essere calibrate per ciascun disegno sperimentale. A partire accelerazione raccomandata è di 1 m / min. Le corsie tapis roulant di topi che presentano segni di stanchezza devono essere spenti immediatamente. Tipicamente segni di esaurimento esposti da mice sul tapis roulant sono i seguenti:
- L'esposizione continua alla griglia shock per> 5-10 sec,
- La perdita della capacità di correre con conseguente griglia di esposizione di shock> 5x durante un unico regime di esercizio, e
- La perdita della capacità di correre con conseguente esposizione della griglia di shock> 2 sec almeno 3 volte durante un singolo regime di esercizio.
I valori sopra elencati devono essere utilizzati principalmente come linee guida per uno specifico esperimento. Devono essere determinati per ogni protocollo di esercizio in quanto varia da ceppo del mouse per ceppo di topi, esperimento di sperimentare, e ricercatore a ricercatore Questi parametri.
A differenza di esercizio ruota gabbia, studi tapis roulant devono essere ripetuti più volte per eliminare gli effetti di fattori ambientali e biologici su esecuzione delle prestazioni. Non è raro vedere fluttuazioni prestazione di marcia tra le prove anche per lo stesso animale. Dal momento che ogni regime di esercizio espone esecuzione topi per un Stress, un intervallo di riposo adeguato tra i test è necessario. Nella nostra esperienza, i 2-3 giorni di riposo tra ogni prova era sufficiente per i topi di recuperare.
Come esercizio treadmill umano, la velocità di esercizio di resistenza è meglio determinata dalla frequenza cardiaca o la saturazione di ossigeno nel sangue, un'impresa tecnicamente difficile con gli studi del mouse. La fase più critica di studi tapis roulant è la determinazione di esaurimento, che varia di solito tra i singoli topi, ed è stato fissato al 80% della velocità massima. Nella nostra esperienza la registrazione dei risultati possono differire in modo significativo tra i singoli ricercatori, dal momento che i criteri per la stanchezza sono per lo più soggettiva. Pertanto, l'applicazione coerente degli stessi criteri durante la registrazione è critica.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da NIH concedere (HL 098.256), con un Premio Nazionale e Mentored Ricerca Scienza Sviluppo (K01 AR052840) e Independent Scientist Award (K02 HL105799) dal NIH assegnato a JP Konhilas e la Formazione Interdisciplinare di Grant in Scienze Cardiovascolari (HL007249 ). Il sostegno è stato ricevuto dal Sarver Heart Center presso la University of Arizona e da Steven M. Gootter Foundation.
Materials
| 4-vinylcyclohexene diepoxide (VCD) | Sigma, cat# V-3630 | ||
| 11.5-cm-diameter wheel with a 5.0-cm-wide running surface | Petsmart,model 6208 | ||
| Digital magnetic counter | Sigma Sport,model BC 600 | ||
| Treadmill exercise | Columbus Instruments , model 1055SDRM |
References
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